出品：科普中國

作者：張雙南（中國科學(xué)院高能物理研究所） 中國科普博覽

監(jiān)制：中國科普博覽

你知道嗎，我們對這個世界的認(rèn)識，我們今天所用的技術(shù)，幾乎所有的源頭都是天文學(xué)。這也許讓你覺得很詫異，但這是真的。也正因為如此，大家認(rèn)為離我們最遠(yuǎn)的天文學(xué)，其實離我們的生活最近。

天文學(xué)為什么是離我們最近的科學(xué)？

我們每天白天看到的太陽，晚上看到的星空，目之所及都是天文學(xué)的研究對象。天文學(xué)的研究對象離我們的距離雖然很遠(yuǎn)，但實際上是離我們最近的，因為我們天天都可以看得到它們，盡管我們不一定能摸得到。

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此外，我們科學(xué)所用的物理規(guī)律，比如最重要的牛頓力學(xué)——萬有引力定律，還有量子力學(xué)等都來自于天文學(xué)的研究。

在早期，天文學(xué)家觀測到的譜線就是在太陽的光譜和其他天體當(dāng)中觀測到的。正是為了理解天文當(dāng)中所觀測到的這些現(xiàn)象，我們才建立了我們的物理學(xué)理論。而且科學(xué)家們還認(rèn)識到這些理論不僅適用于天上，也適用于地球。

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從這個角度來講，天上和地上的事情其實是一回事兒，都用同樣的天文學(xué)規(guī)律來指導(dǎo)。因為發(fā)現(xiàn)的各種規(guī)律，才發(fā)展出了今天的各種技術(shù)。

所以有一句玩笑話叫做，為什么動物和人的區(qū)別這么大，因為動物沒有天文學(xué)家。

天文學(xué)如何從規(guī)律到應(yīng)用？

我們需要的技術(shù)，往往是比當(dāng)時的工業(yè)技術(shù)水平高一到兩代的技術(shù)。而一種抽象的規(guī)律要變成實實在在的技術(shù)，這個過程是充滿不確定性的。

通?？蒲腥藛T要在實驗室里把技術(shù)研發(fā)出來，交給企業(yè)界，他們再做成各種儀器放到衛(wèi)星上。在這個過程當(dāng)中，有些技術(shù)能夠得到應(yīng)用，有些技術(shù)卻不能，有些技術(shù)還可能是為未來的科學(xué)項目來服務(wù)的。

慧眼衛(wèi)星測量到宇宙最強(qiáng)磁場

圖片來源：Insight-HxMT

但是，也許今天來說僅僅是為科學(xué)項目服務(wù)的這些技術(shù)，很多年之后就真的就進(jìn)入我們的日常。不過要注意的是，科研人員研發(fā)一個技術(shù)的初衷其實很單純，就是為了實現(xiàn)前瞻性的科學(xué)思想，只不過最后可能延伸出對技術(shù)的各種影響。

比如WiFi技術(shù)，是天文學(xué)家為了射電望遠(yuǎn)鏡所開發(fā)出來的技術(shù)；網(wǎng)頁技術(shù)，是粒子物理學(xué)家，為了交流方便所開發(fā)出來的技術(shù)。

回到與天文學(xué)緊密聯(lián)系的衛(wèi)星領(lǐng)域，在研制過程當(dāng)中，我們卻沒有發(fā)展出革命性的技術(shù)，不過也不用灰心，我國的某些技術(shù)也足以在國際市場上取得幾乎壟斷的地位。

天文衛(wèi)星的成果——“慧眼”

早在上世紀(jì)90年代，李惕碚院士就提出了這個項目，但當(dāng)時由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)能力都不夠，我們國家沒有能力建造天文衛(wèi)星。所以一直到了最近幾年，科研人員才把“慧眼”研制出來。

我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射首顆X射線空間天文衛(wèi)星“慧眼”

圖片來源：中國航天科技集團(tuán)

這個項目2017年發(fā)射，取得了豐碩的成果，包括對黑洞的觀測，比如發(fā)現(xiàn)了離黑洞非常近的幾乎以光速運(yùn)動的相對論噴流，只不過它是怎么產(chǎn)生的目前并不清楚。

“慧眼”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了距離黑洞最近的相對論噴流

圖片來源：Insight-HxMT

“慧眼”還發(fā)現(xiàn)了中子星的一些奇怪行為，如一些快速射電暴是和中子星的某些活動相關(guān)的。

“慧眼”衛(wèi)星觀測磁星爆發(fā)破解快速射電暴起源之謎

圖片來源：Insight-HxMT

慧眼衛(wèi)星不僅僅能看黑洞和中子星，它還觀測太陽的爆發(fā)，來自地球的伽馬射線的爆發(fā)，引力波爆發(fā)的時候產(chǎn)生的伽馬射線，以及來自宇宙的、非常遙遠(yuǎn)的伽馬射線暴。

“慧眼”衛(wèi)星測量到宇宙最強(qiáng)磁場

圖片來源：Insight-HxMT

慧眼衛(wèi)星的發(fā)射讓我們國家在這個方向有了一席之地，并且我們所具備的能力是別國衛(wèi)星沒有的。當(dāng)然，科研人員并沒有因此膨脹，而是希望做的更好。所以，我們的相關(guān)領(lǐng)域有了越來越多的后續(xù)。

比如說增強(qiáng)型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）。它其實早在2007年的時候就提出來了，大約十年之后，美國才提出來一個類似的項目。

eXTP示意圖

圖片來源：Insight-HxMT

其實，科學(xué)思想具有前瞻性，也就意味著在當(dāng)時是沒有現(xiàn)成技術(shù)作支撐的，如果當(dāng)時已經(jīng)有技術(shù)了，那就表明你這個想法不會那么有前瞻性。所以為了實現(xiàn)這個非常前瞻的科學(xué)思想，科研人員需要相當(dāng)長的時間去發(fā)展新的技術(shù)。

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那為什么我們要發(fā)展具有前瞻性的科學(xué)技術(shù)？不發(fā)展可不可以？答案是否定的。我們必須要發(fā)展具有前瞻性的科學(xué)技術(shù)，因為我們要樹立科學(xué)自信，樹立科學(xué)自信唯一的辦法就是自己做科學(xué)。

但現(xiàn)實是我們是缺乏科學(xué)自信的，因為目前我們用的幾乎所有的科學(xué)知識都是外國人研究出來的。

要讓別人足夠的尊重你，有一個前提就是，我們要擁有足夠多的科學(xué)的成果，尤其是重大的科學(xué)成果、原理性的科學(xué)成果，而且最好連研究方向、科學(xué)問題都是我們提出來的。

但現(xiàn)在我們大部分的情況是在“做作業(yè)”，是別人提出來的問題我們來去解決，就像別人是老師，我們是學(xué)生，學(xué)的再好，我們也是學(xué)生。我們期待我們自己成為老師或與“老師”并排的那一天，那時候我們就會有足夠的科學(xué)自信。

注：本文內(nèi)容由編輯根據(jù)張雙南老師的采訪整理而成

編輯｜王婷婷